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计及精细化氢能利用的综合能源系统多时间尺度鲁棒优化策略

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admin 发表于 2024-12-14 11:12 | 查看全部 阅读模式

文档名:计及精细化氢能利用的综合能源系统多时间尺度鲁棒优化策略
摘要:能源结构改革背景下,构建以氢能驱动、电-热为主体的综合能源系统(HEH-IES)具有重要意义.为提高含电氢耦合单元的IES运行灵活性,同时减小功率波动对系统的影响,提出含多元储能与综合需求响应的氢能精细化利用两阶段调度方法.首先,分析电制氢(P2H)两阶段运行过程与电氢耦合单元运行特性,对氢能的用能过程与设备进行精细化建模;其次,计及多元储能与综合需求响应提出了日前-日内两阶段多时间尺度优化策略,日前阶段充分考虑能源系统的不确定性,构建数据驱动的分布鲁棒优化(DRO)模型,日内阶段遵从日前计划,考虑多能流在灵活性调节时间尺度上的差异,通过多时间尺度的滚动优化降低功率波动的影响;最后,仿真算例证明了所提模型与策略对提升IES的运行灵活性具有积极作用.

Abstract:Thelocalflexibilityofthehighpercentageofnewenergypowersystemisseriouslyinsufficient,anditisurgenttoestablishanewenergystructuresystemthatisclean,efficientandflexible.Hydrogenenergyasasecondaryenergysourcewithdiverseandefficientconversionforms.Refinedmodelingofhydrogenenergyutilizationisakeyissuetostudytheflexibilityvalueofelectric-hydrogencoupledunits.Atthesametime,theenergysystemhasuncertaintyandfluctuatingvariabilityonmultipletimescales,andtheexistingstudiesaretooadventurousorconservativeinconsideringtheuncertaintyattheday-aheadstage.Inresponsetotheaboveproblems,arobustoptimizationstrategyisproposedforthemulti-timescaledistributionoftheintegratedenergysystemtakingintoaccounttherefinedhydrogenenergyutilization.Firstly,thetwo-stageoperationprocessofP2Hisconsidered,andtherefinementmodelingofhydrogenenergyuseprocessandequipmentiscarriedoutbytakingintoaccounttheoperatingcharacteristicsofelectrolyzer,hydrogenfuelcellandotherequipment.TheoperatingstatesofPEMaredividedintoshutdown,coldstandby,overload,variableloadandlowloadstates,andamixedintegerlinearmathematicalmodeloftheelectrolyzerwithvariableloadstart-stopcharacteristicsisestablished,takingintoaccountthelossofhydrogenoutputduringthecoldstartofPEM.Inordertoimprovetheoperationalflexibilityofthecogenerationunit,theadjustablethermoelectricratioofCHPandHFCisconsideredtodecouplethethermoelectriclinkage,andanadjustablethermoelectricratioheatmodelofthecogenerationunitisestablished.Secondly,toreducethepowerfluctuationcausedbythedeviationofwindpowerandmulti-energyloadforecastsintheday-aheadandintra-day,atwo-stageoptimizationmodelofday-aheadschedulingandintra-dayrollingisestablished.Intheday-aheadstage,adata-drivendistributionrobustoptimizationmodelisestablished,andtheprobabilitydistributionisconstrainedbythecompositenormtoadjusttheconservativenessofthemodel;intheintra-daystage,thedifferencesinthetimescalesofflexibilityregulationofmulti-energyflowsareconsidered,andtheimpactofpowerfluctuationsisreducedbyrollingoptimizationonmultipletimescales.Inthecasesimulation,fivescenariosaresetupforcomparativeanalysisintheday-aheadphase,andtheproposedmulti-timescalemodeliscomparedwithday-aheadprogramming(DA-P)intheintra-dayphase,andtheconservativenessofthedata-drivenDROmodelisinvestigated,leadingtothefollowingconclusions:(1)Theintermediateenergyladderlossesareavoidedafterrefiningthetwo-stageoperationprocessofP2H.Theefficiencyandflexibilityofhydrogenenergyutilizationarefullyexploited,andthecomprehensiveenergyutilizationofIESissignificantlyimproved.(2)TheproposedPEMmixedintegerlinearmodelandadjustablecogenerationmodelcanadjusttheequipmentoutputinrealtimeaccordingtotheload,whichpromotesthewindpowerconsumptionandimprovestheoperatingeconomy.(3)Thedata-drivenDROmodelproposedintheday-aheadstagefullytakesintoaccounttheuncertaintyoftheenergysystembasedonhistoricaldatasamples,anditsconservativenessisinfluencedbythenumberofreductionscenariosandsamplesize.Ithasabetterabilitytoresistthefluctuationofuncertaintyforecasterrorintheintra-daycorrectionphase.(4)Theintra-dayphasetakesintoaccountthedifferencesintheforecastcharacteristicsofdifferentenergysources,andsmoothesoutpowerfluctuationsbyregulatingdifferentenergycouplingdevicesonasub-timescale,effectivelyreducingwindpowervolatilityandoperatingcosts.

作者:胡俊杰   童宇轩   刘雪涛   王剑晓   徐衍会 Author:HuJunjie   TongYuxuan   LiuXuetao   WangJianxiao   XuYanhui
作者单位:新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)北京102206大数据分析与应用技术国家工程实验室(北京大学)北京100871
刊名:电工技术学报
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2024, 39(5)
分类号:TM73
关键词:综合能源系统  氢能  变载启停特性  分布鲁棒优化  灵活性  多时间尺度  
Keywords:Integratedenergysystems  hydrogenenergy  variableloadstart-stopcharacteristic  distributionallyrobustoptimization  flexibility  multi-time-scale  
机标分类号:TM73TK91TM614
在线出版日期:2024年3月19日
基金项目:国家重点研发计划计及精细化氢能利用的综合能源系统多时间尺度鲁棒优化策略[
期刊论文]  电工技术学报--2024, 39(5)胡俊杰  童宇轩  刘雪涛  王剑晓  徐衍会能源结构改革背景下,构建以氢能驱动、电-热为主体的综合能源系统(HEH-IES)具有重要意义.为提高含电氢耦合单元的IES运行灵活性,同时减小功率波动对系统的影响,提出含多元储能与综合需求响应的氢能精细化利用两阶段调度方...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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